基于点云的提取建筑特征线方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于点云的提取建筑特征线方法和系统，其中所述方法包括：从海量点云平面数据中取出多个平面；在所述多个平面中取出两个平面，判断两个平面是否相交；若所述两个平面相交，则计算并提取所述两个平面的交线；判断所述多个平面中是否还有其他两个相交的平面，若是，则返回计算并提取所述两个平面的交线的步骤，若否，则结束流程。本发明专利技术提供的基于点云的提取建筑特征线方法，将共享近邻聚类算法用于地面三维激光扫描建筑物点云平面分割，聚类过程中无需输入聚类的个数，同时利用平面相交的方法提取建筑物棱线特征，平面相交判别方法相对简单，棱线点坐标计算准确。

Method and system for extracting building feature line based on point cloud

The invention provides a line extraction of building characteristics of point cloud based method and system, wherein said method comprises: a plurality of out of plane from massive point cloud data in two out of plane; plane of the multiple plane, two plane to determine whether the intersection; if the two planes intersect, then the calculation and extraction of the two plane intersection; determine the plurality of planar whether there are other two intersecting planes, if it returns, calculate and extract the two plane intersection step, if not, then end the process. Line feature extraction of building based on point cloud method provided by the invention, the shared nearest neighbor clustering algorithm for 3D terrestrial laser scanning point cloud building plane segmentation, clustering process without input clustering number at the same time, using the method of plane plane intersection ridge feature extraction of buildings, discriminant method is relatively simple, accurate calculation of ridge point coordinates.

【技术实现步骤摘要】
基于点云的提取建筑特征线方法和系统
本专利技术属于提取装修特征线
，尤其涉及基于点云的提取建筑特征线方法和系统。
技术介绍
现有的点云特征线提取方法主要有以下几类：Gumhold等首先通过构造黎曼树表示点云之间的空间位置关系，利用局部邻域坐标向量的协方差矩阵的特征值作为度量一点属于特征点的依据，并将得到的权重作为构造最小生成树的依据；然后通过优化特征点集的最小生成树连接特征点，生成特征折线。Demarsi等基于法向聚类的方法提出了一种三维点云数据封闭特征线提取方法。首先根据计算的法向将点云数据分割；然后，对分割得到的没一个区域的点云进行边界探测，将边界点连接起来生成特征线。王丽辉等提出了一种基于密度和曲率的特征点检测算法，该算法为每个数据点定义一个特征参数，这个参数由三个部分组成，分别为点到邻近点的平均距离；点的法向与邻居点法向的夹角和数据点曲率。为了让每个数据点特征参数更加的准确，在计算特征参数阀值的过程中将点云密度添加进去，减少了模型变化对阀值的影响。庞旭芳等使用数据点的曲率来标识特征点，然后从中选择合适的平滑点来生成特征折线，最后滤除特征折线上的噪声点，得到光滑的特征线。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于点云的提取建筑特征线方法，其特征在于，包括：从海量点云平面数据中取出多个平面；在所述多个平面中取出两个平面，判断两个平面是否相交；若所述两个平面相交，则计算并提取所述两个平面的交线；判断所述多个平面中是否还有其他两个相交的平面，若是，则返回计算并提取所述两个平面的交线的步骤，若否，则结束流程。

【技术特征摘要】
1.一种基于点云的提取建筑特征线方法，其特征在于，包括：从海量点云平面数据中取出多个平面；在所述多个平面中取出两个平面，判断两个平面是否相交；若所述两个平面相交，则计算并提取所述两个平面的交线；判断所述多个平面中是否还有其他两个相交的平面，若是，则返回计算并提取所述两个平面的交线的步骤，若否，则结束流程。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断两个平面是否相交具体包括：计算所述两个平面的夹角，根据所述夹角判断所述两个平面是否平行；若不平行，则判断所述两个平面在棱线附近是否都存在扫描点；若所述两个平面的棱线附近都存在扫描点，则说明所述两个平面相交。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述夹角判断所述两个平面是否平行，包括：计算数据点云的法向量，搜索点的k个邻近点，根据k个点的坐标拟合平面，平面拟合方程为AX+BY+CZ-1＝0(1-1)对平面上扫描点数为k＝3，则平面可唯一确定，如果k>3，则要进行最小二乘拟合求解平面特征参数，根据(1-1)式对平面所有的观测，即对“1”观测，观测方程为式中x，y，z是平面上扫描点坐标，误差方程为平差后平面的单位法线向量为拟合误差为式中V＝[v1v2…vk]T，若拟合误差小于给定的阀值，则将拟合平面的单位法向量n＝(n1,n2,n3)作为这k个点的法向量，若拟合误差大于给定的阀值，则该点处在棱角附近或者为噪声点不参与聚类；每一类点按公式(1-1)拟合一个平面，得到其法向量n，m。按公式(1-6)计算每两个平面法向量的夹角γ:γ＝arccos(n·m)(1-6)通过夹角γ判断两平面是否平行。4.如权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述判断所述两个平面在棱线附近是否都存在扫描点，具体包括：E1、E2为两个平面点集，按公式(1-1)拟合平面，得到两个平面的单位法向量为n＝(n1,n2,n3)和m＝(m1,m2,m3)，则两个平面的Hesse标准公式交线为L＝E1∩E2，则交线方程为交线L的单位法向量l＝n×m＝(l1,l2,l3)；坐标转化的方式为：将交线法向量l旋转到l0＝(0,0,1)，旋转矩阵R由下式计算式中sinB＝l1，使用公式(1-8)对E1、E2进行坐标转换，转换之后同一平面点的x，y坐标在一条直线上，即将转换后两平面点云投影到XOY平面后为两条直线，交线L投影到XOY平面后为一个点l；E′1、E′2为旋转后的两平面点云在交点l的r邻域内的点集，若E′1、E′2均为非空集合，计算点集E′1、E′2中z坐标的范围，分别为{z|minz1≤z≤maxz1}、{z|minz2≤z≤maxz2}，按公式(1-9)计算两个点集z坐标的范围的交集{z|minz≤z≤maxz}:若minz<maxz，则证明两个点集z坐标的范围的交集不为空，则两平面相交。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算并提取所述两个平面的交线具体包括：对E1、E2按公式(1-8)进行旋转，l旋转到l0＝(0,0,1)，某已知P点旋转后坐标为(xP,yP,zP)，E1、E2旋转后为E′1、E′2，这时交线上所有的点的x、y坐标为常数，既xP、yP，只需确定z坐标；xP、yP的计算方式为：对E′1、E′2中的x,y坐标，分别按公式(1-12)拟合直线，Ax+By-1＝0(1-12)得到两条直线的参数分别为A1、B1，A2、B2，两条直线的交点坐标即为xP、yP，按下式计算xP、yP的值：按公式(1-9)计算E′1、E′2中z坐标的范围的交集，设定填补的棱线点间距为Δ，则填补点个数N为：则交线的第i个点坐标为：6.一种基于点云的提取建筑特征线系统，其特征在于，包括：取出模块，用于从海量点云平面数据中取出多个平面；第一判断模块，用于在所述多个平面中取出两个平面，判断两个平面是否相交；交线计算模块，用于判定若所述两个平面相交，则计算并提取所述两个平面的交线；所述第一判断模块，还用于判断所述多个平面中是...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈成华，
申请(专利权)人：巧夺天宫深圳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44